基于数值方法的燃气轮机贫预混旋流燃烧室单头部结构设计

为分析贫预混旋流燃烧室头部结构特性影响,采用计算流体力学方法研究了中心体端面形状、空气流量,燃料喷孔数量、位置,以及头部扩张比对燃烧火焰、流场及火焰动态响应的影响。结果表明:空气流速增大到一定值后,火焰形态基本保持不变;增加压力面燃料孔数量,高放热率区集中在中心回流区根部,同时增加压力面和吸力面燃料孔数量使得中心回流区根部温度更低,有降低热力NOx的趋势;增加火焰筒直径,有助于中心回流区沿径向扩张,导致火焰更长、更细;将中心体端面改成椭圆,会缩短火焰轴向长度;改变中心体端面形状基本不影响火焰传递函数幅值和相位,但增加燃料孔数量明显改变火焰传递函数相位。

燃气轮机贫预混多旋流组合燃烧室头部结构设计

根据势流理论对5种不同结构的多头部旋流器进行了讨论,从联焰、壁面温度、流场的角度选取其中3种形式的方案进行进一步的数值模拟研究,利用计算流体方法考察其主级和中心值班级燃烧器旋向对燃烧特性的影响。结果表明:主级采用不同旋向时有利于联焰,但非对称流场会出现热斑,对满负荷状态下NO_(x)污染物以及火焰筒冷却带来影响;当仅有值班级旋流与主旋旋转方向不一致时,郁金香形状火焰较长;当全部旋流器(主旋加值班级)的旋向相同时,仅有一个郁金香形火焰;当相邻两主旋旋转方向不同时,产生稳定的一对郁金香形火焰与一对开火焰。

径向气体箔片轴承高速重载测试及实验台搭建

设计了一款带有气缸加载装置的高速重载径向气体箔片轴承实验台,并对一种三瓣式气体箔片轴承进行实验研究.测得该气体箔片轴承起飞转速和起飞转矩均随载荷增大而升高.分别在转速为30000、40000、50000、60000 r/min时采用温度监测法对该种气体箔片轴承进行承载能力测试,测得该气体箔片轴承在不同转速下的极限承载能力分别为380、535、700和810 N.实验期间,在70000 r/min时对双波箔气体箔片轴承进行加载实验,并在51000 r/min时实现1020 N加载,验证了高速重载气体箔片轴承实验台搭建成功.

燃气涡轮发动机预旋系统温降和功耗的作用机制与理论分析

涡轮预旋供气系统内转-静盘腔和转-转盘腔的功热转换性能直接影响涡轮旋转动叶的高温热防护。文中重点开展理论分析,揭示预旋供气系统温降和功耗二者性能指标的关联机制。理论推导结果发现,系统无量纲温降和无量纲功耗特性与旋流恢复系数、预旋半径比、预旋喷嘴出口速度系数及转子马赫数变量的函数关系呈现强关联。基于能量守恒定律,系统无量纲功耗随无量纲温降增大而线性减小;当系统温降越高时,则系统功耗越低。绝热条件下,随着预旋喷嘴出口速度系数增大、转子马赫数减小,系统无量纲温降和无量纲功耗分别呈现增大和减小的趋势。因此,温降和功耗的关联机制可以有效评估预旋供气系统性能设计的优劣。

微型燃气轮机中低热值燃烧室设计及试验研究

微型燃气轮机发电是生物质气化等工艺产生的中低热值燃气的重要利用途径。基于热值为7.5MJ/m^3(标准状态)的生物质气和E100型天然气微型燃气轮机设计了一种"单旋流多孔燃料喷射"中低热值低排放燃烧室,并进行了燃烧室部件试验。低压部件试验表明所设计的燃烧室点火顺利、在设计出口温度下燃烧效率高于98.5%、氮氧化物排放小于20 mg/m^3。实验结果表明所设计的燃烧室可以实现中低热值燃料的高效稳定低排放燃烧,证明了燃烧室的可靠性,可以进行下一步的整机试验研究。

分流叶片级数对高压比离心压气机的影响

高压比离心压气机气动负荷高,采用大小叶片的设计方法既能够有效降低叶片载荷,又可以改善流场,增大堵塞区间。为探究分流叶片级数的影响,以某压比为3.5的离心压气机为研究对象,改变分流叶片级数,基于全三元流流动理论对无分流叶片、一级分流叶片和二级分流叶片的流体模型进行分析。无分流叶片时,叶片载荷严重超限,升压能力相对较低。随着分流叶片级数的增加,叶道内的二次流现象得到改善,主叶片前缘激波得到有效抑制,设计点下总压比明显提升。然而,小叶片级数不能无限增加,过多的叶片会加大气流与叶片的摩擦损失,同时使叶轮的加工复杂化,增加生产成本。因此,在综合考虑实际加工和气动性能的前提下,增加分流叶片级数可以作为高压比离心压气机的优化手段。

透平膨胀机叶轮故障处理分析

外界扰动力是一种激励源,也是影响叶轮振动的重要因素。本文结合一起典型的叶轮叶片断裂事故,分析叶轮叶片的自振频率与激励源所产生的激振力频率相耦合时所产生的共振影响,研究其对叶轮带来的损害。通过改变叶片的自振频率或者激励源等方式,人们可以成功处理此类故障。

透平叶片结构设计与振动特性网格无关性研究

振动损坏是透平转子叶片最主要失效模式之一,其失效关系到整台机组的工作可靠性。为保证全寿命周期内工作安全可靠,在设计阶段需要对透平转子叶片进行详细振动分析,采用有限元法对叶片进行频率分析时,由于叶片网格划分密度的差别,可能对振动特性计算结果造成较大影响。本文根据某型燃机气动设计情况,进行了透平转子叶片结构设计,完成结构设计后,进一步基于ANSYS进行了振动特性分析,通过研究网格密度对叶片振动频率的影响,探究了对该榫接式叶片频率计算结果无影响的合理网格密度,指导后续同类机组透平叶片设计。

燃气轮机试验台水力测功器系统设计

基于ENN1500燃气轮机试验台建设,讨论了水力测功器的特性曲线,给出了水力测功器的选型方法、水系统设计要求以及水力测功器控制PID调节方法;讨论了转速转矩传感器的测量原理,给出了选型方法和安装使用要求;同时,还设计了基于PXI和LabVIEW的测控系统平台,经试验验证,设备运行良好,满足燃气轮机试验需求。

WAVE系统工程在某六级轴流压气机试验件上的应用

为解决某燃气轮机六级轴流压气机试验件设计过程中面临的级数多、迭代多、人员缺乏的困境,进行了WAVE系统工程在该试验件上的应用尝试。针对结构方案特征和整个寿命周期的设计流程,确定了六级试验件的模块划分,初步制定了主要零件的设计方法,并以0级可调导叶为例开展了具体的结构设计。实践结果表明该设计方法特别适用于级数比较多、结构形式雷同的多级轴流压气机的设计,增强了设计过程、设计迭代、设计输出等各环节的适应性和关联性,可以解决本压气机试验件面临的困境。

某小型燃机转子轴向力计算分析及验证

轴承是燃机的重要工作部件,转子轴向力过大是引起轴承损坏的重要因素,因此在燃机设计过程中需要对转子的轴向力进行计算并结合试验情况进行适当的调整。本文针对某小型燃机,通过建立一维计算网络,分析了燃机内部空气系统流路结构对轴向力的影响,并针对燃机整机试验过程中出现的轴向力偏大问题进行了优化设计和试验验证。目前该小型燃机已经进入示范阶段,未出现轴向力过大的问题。

基于正交试验方法的某型燃气轮机台阶篦齿设计

在某型燃气轮机设计过程中,针对一级透平转子前封严篦齿泄漏量过大使滑油腔封严前温度水平升高的问题,采用了正交试验方法对台阶封严篦齿进行设计。选取了台阶篦齿的5个典型几何参数,通过二维数值模拟对其流动特性开展了分析,获得了各参数对台阶篦齿泄漏量影响程度排序。

叶片周向燕尾形榫头尺寸与静强度相关性分析

针对某小型燃气轮机轴流压气机叶片的环形燕尾形榫头结构,通过UG表达式功能和workbench的parameter set功能,将榫头轴向宽度、周向宽度等列为输入参数,榫头和工作面的平均应力为输出参数,并将最终结果导入EXCEL图表分析中得到拟合曲线,实现不同榫头大小下喉道和工作面的应力研究,为结构方案初期榫头形式选择提供了依据。

某型燃气轮机透平盘优化设计

本文研究对象为某型微型燃气轮机台架试验中出现故障的两级透平转子,该型机组在台架试验阶段出现过透平轮盘破碎的恶性事故。通过开展多学科的联合优化设计,以屈服储备、破裂储备等因素满足设计准则需求为目标,最终优化得满足使用需求的透平转子结构。优化设计后的透平转子也成功进行了超转破裂试验,验证了优化设计结果。目前该型燃机已在市场投入商业运行,无透平转子损坏故障。

探究高层民用建筑防火设计常见问题及对策

在当前民用建筑设计中,建筑防火问题是民用建筑设计的主要问题。有效解决建筑防火问题,有利于推动我国建筑设计事业的发展。文章对民用建筑火灾特性、设计问题展开分析,并在此基础上提出优化改进措施。

几种蒸汽调整装置在纯凝火电机组供热改造中的应用研究

采用蒸汽减温减压器、背压式蒸汽轮机、蒸汽压力匹配器以及蒸汽涡轮增压器等四种蒸汽调整装置,将300MW等级亚临界纯凝发电机组改造为热电联产供热机组,在供热量和供热蒸汽参数相同的条件下,利用㶲分析法和等效焓降法对四种蒸汽调整装置的性能进行比较研究。结果表明,基于蒸汽压缩技术的蒸汽涡轮增压器性能最佳、装置㶲损失最少。

燃气涡轮发动机预旋系统压比和熵增的作用机制与理论分析

预旋供气系统作为涡轮转子高温热防护的重要保障,具有复杂转静部件的功热转换问题。重点开展理论分析,详细揭示了预旋供气系统压比、熵增和温降特性的关联机制和演化规律,提出压比效率的数学模型,并综合评估转动部件叶轮效应的影响机制。通过公式推导和理论分析表明,在绝热定比热条件下,静子系压比和熵增均随供气流量增加而单调递减。转子系压比-熵增特性取决于供气流量、转盘转速和系统温降的影响。将复杂系统温降的关联式分解为速度系数和转子马赫数的强关联函数,明确指出系统压比随供气流量增加而减小,并随转盘转速增加基本呈现增大趋势。当预旋喷嘴旋转比大于预旋半径比的倒数时,随着转盘转速增大,系统压比反而减小。在来流工况和预旋半径比不变时,预旋供气系统内降低熵增损失是提高系统压比的重要途径。通过系统地评估转动部件叶轮效应发现,在不改变转子马赫数且保证系统压比不变的条件下,叶轮效应可以提高喷嘴出口速度系数,增大系统温降,并降低系统功耗。因此,压比和熵增特性的关联机制可以有效评估预旋供气系统性能设计的优劣。